SU552140A1

SU552140A1 - Twin-support aerostatic spindle unit

Info

Publication number: SU552140A1
Application number: SU2172151A
Authority: SU
Inventors: Владимир Сергеевич Погорелый; Николай Иванович Дмитриев; Владимир Павлович Легаев; Владимир Вячеславович Лысов
Original assignee: Владимирский политехнический институт
Priority date: 1975-09-30
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1977-03-30

Description

1one

Изобретение относитс к области нрецнзионного станкостроени и может быть использовано в качестве привода микроперемещений в координатно-расточных станках, координатно-измерительных машинах, а также в других станках, требующих изменени положени оси шпиндел .The invention relates to the field of machine tool industry and can be used as a drive for micro-movements in coordinate boring machines, coordinate measuring machines, as well as in other machines requiring a change in the position of the spindle axis.

Известны шпиндельные узлы на аэростатических опорах, в которых опоры выполнены в виде втулки с радиально закрепленными в ней соплами дл подачи сжатого воздуха в зазор. Сопла св заны общей кольцевой питающей полостью 1.Spindle assemblies on aerostatic supports are known, in which the supports are made in the form of a sleeve with nozzles radially fixed in it for supplying compressed air into the gap. The nozzles are connected by a common annular feed cavity 1.

Наиболее близким к изображению по технической сущности вл етс шпиндельный узел на аэростатических опорах, включающий вал, поддерживаемый двум воздушными радиальными опорами. Кажда опора представл ет собой цилиндрическую втулку, имеющую два р да питающих сопл, равномерно расположенных по окружности, с общим питанием (давление поддува ко всем питающим соплам подаетс одинаковым 2.Closest to the image of the technical essence is a spindle assembly on aerostatic supports, including a shaft supported by two air radial supports. Each support is a cylindrical bushing having two rows of feeding nozzles evenly spaced around the circumference, with a common supply (the pressure is blown to all the supply nozzles of the same 2.

Недостатком таких конструкций шпиндельного узла на аэростатических опорах вл етс невозможность обеспечени заданного радиального или углового микроперемещений шпиндел в опорах, а также относительно невысока жесткость таких аэростатических опор.The disadvantage of such structures of the spindle assembly on aerostatic supports is the impossibility of providing a given radial or angular microdisplacement of the spindles in the supports, as well as the relatively low rigidity of such aerostatic supports.

Целью изобретени вл етс повышение жесткости опор и использование их в качестве привода микроперемещений шпиндел на заданную величину.The aim of the invention is to increase the stiffness of the supports and use them as a drive for spindle micromovements by a given amount.

Это достигаетс тем, что кажда опора снабжена измерительными соплами, пара противолежащих сопл выполнена с раздельным каналом питани , выполнена цепь управлени питанием сопл, содержаща последовательно соединенные датчик положени с отсчетпым устройством и регул тор перепада давлепи , причем датчик положени св зан с измерительными соплами, а регул тор давлени - с каналами питани опор.This is achieved by the fact that each support is equipped with measuring nozzles, a pair of opposing nozzles are made with a separate power supply channel, a nozzle power control circuit is provided, containing a series-connected position sensor with a counting device and a pressure differential controller, and the position sensor is associated with measuring nozzles, pressure regulator — with feed channels of supports.

На фит. 1 показан предлагаемый двухопорпый аэростатический шпиндельный узел; на фиг. 2 - разрез но А-А и Б-Б на фиг. 1 и функциональна схема регулировани положением шпиндел в опорах по координате X.On the fit. 1 shows the proposed double-ended aerostatic spindle assembly; in fig. 2 shows a section A-A and B-B in FIG. 1 and a functional scheme for adjusting the position of the spindle in the supports along the X coordinate.

Шпиндельный узел содержит вал 1, две аэростатические радиальные двухр дные опоры 2 и 3 с питающими соплами 4, разнесенными по оси вала, и два р да измерительных сопл 5 и 6. Иитающне сопла 4 сгруппированы по ос м X и Y так, что сопла, противолежащие д.рут другу, имеют раздельпое питание, регулируемое по величине.The spindle assembly comprises a shaft 1, two aerostatic radial two-row supports 2 and 3 with feed nozzles 4 spaced along the shaft axis, and two rows of measuring nozzles 5 and 6. The output nozzles 4 are grouped along the axes X and Y so that the nozzles Opposite d.rut other, have split power, adjustable in size.

Система регулировани положени оси шпиндел по .координате х включает дл каждой опоры датчик 7 положени оси, св занный с отсчетным устройством 8 и измерительными соплами 6 или 5, а также регул тор переиада давлений 9, выходы которого св заны с противолежащими питающими соплами 4 одной из опор.The spindle axis position control system for each support includes, for each support, an axis position sensor 7 associated with a reading device 8 and measuring nozzles 6 or 5, as well as a pressure overshoot controller 9 whose outputs are connected with opposite feed nozzles 4 by one of the supports

Работает предлагаемый аэростатический щпиндельный узел следующим образом (на примере регулировани положени оси шпиндел по координате х).The proposed aerostatic spindle node works as follows (for example, adjusting the position of the spindle axis along the x coordinate).

Дл перемещени оси вала на заданную величину необходимо с помощью регул тора перепада давлений 9 изменить давление питани , подаваемое к противоположным питающим соплам 4, так, что давление, подводимое к питающему соплу, в сторону которого необходимо сместить ось вала, уменьщаетс , а в противоположную - увеличиваетс . Под действием возникшего перепада давлений ось щпиндел перемещаетс . Величина этого перемещени определ етс с помощью датчика 7 положени оси шпиндел по показанию отсчетного устройства 8, при этом дл получени требуемой величины радиального перемещени необходимо, чтобы векторы этих смещений на опорах 2 и 3 совпадали как по величине , так и по знаку. Угловое смещение оси шпиндел достигаетс равной величиной смещений на опорах 2 и 3.To move the shaft axis by a predetermined amount, it is necessary to change the supply pressure to opposite supply nozzles 4 using the differential pressure regulator 9, so that the pressure applied to the supply nozzle to which the shaft axis is to be displaced decreases, and to the opposite increases. Under the action of the resulting pressure differential, the axis of the pinch is moved. The magnitude of this movement is determined by the sensor 7, the position of the spindle axis according to the reading of the reading device 8, while to obtain the required value of the radial movement it is necessary that the vectors of these displacements on supports 2 and 3 coincide both in magnitude and in sign. The angular displacement of the spindle axis is achieved by an equal magnitude of the displacements on supports 2 and 3.

Управление положением оси может производитьс вручную (по показанию отсчетного устройства датчика) или с помощью системы автоматического регулировани (САР).The axis position can be controlled manually (as indicated by the reading device of the sensor) or by means of an automatic control system (ACS).

В режиме стабилизации положени оси щпиндел 1 (при использовании САР) при воздействии на него внешних нагрузок возникает перемещение вала в аэростатической опоре, которое измер етс датчиком положени 7 и регистрируетс на отсчетном устройстве 8. Затем это перемещение датчиком положепи 7 преобразуетс в управл ющий сигнал , который воздействует на регул тор перепада давлений 9 так, что давление, подводимое к питающим соплам, увеличиваетс со стороны меньшего зазора опоры и уменьшаетс с противоположной стороны, создава дополнительный перепад давлений, который , воздейству на шпиндель 1, возвращает последний в исходное положение. Применение такого аэростатического шпиндельного узла позвол ет иметь повышенную жесткость и несущую способность, а следовательно , и повысить точность обработки деталей за счет уменьшени величины упругихIn the mode of stabilizing the position of the axis of the spindle 1 (when using SAR), when external loads are applied to it, a shaft movement in the aerostatic support occurs, which is measured by the position sensor 7 and recorded on the reading device 8. Then this movement by the sensor 7 is converted into a control signal which acts on the differential pressure regulator 9 so that the pressure applied to the feed nozzles increases on the side of the smaller clearance of the support and decreases on the opposite side, creating an additional th differential pressure, which, acting on the spindle 1, returns the latter to its original position. The use of such an aerostatic spindle assembly allows one to have an increased rigidity and carrying capacity, and, consequently, an increase in the accuracy of machining parts by reducing the value of elastic

деформаций щпиндел , использовать аэростатические опоры в качестве привода перемещений , кроме основного их назначени , повысить точность задани координат оси щпиндел , а также упростить процесс выставки соосности аэростатических шпиндельных узлов в агрегатных прецизионных станках.deformations of a pinch, use aerostatic bearings as a drive for movements, besides their main purpose, improve the accuracy of specifying the coordinates of the axle of a pinch, and also simplify the process of exhibiting the alignment of aerostatic spindle assemblies in modular precision machines.

Claims

1. Patent of Germany No. 1 252.010, cl. 49a, 17/00, 1970.

2. Sheinberg, SA, et al. Sliding bearings with gas lubrication. M., Mashchinostroenie, 1969, p. 269.